Bidirektionales Laden könnte Elektroautos künftig zu mobilen Stromspeichern umfunktionieren. Denn mit der entsprechenden Technologie könnten sie Energie nicht nur aufnehmen, sondern bei Bedarf auch wieder ins Haus oder Stromnetz abgeben. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik hat nun ein kompaktes DC-Ladegerät vorgestellt, das bidirektionales Laden für 800-V-Elektrofahrzeuge ermöglichen soll.
In Deutschland sind derzeit mehr als zwei Millionen Elektroautos zugelassen, im Jahr 2030 könnte die Zahl Prognosen zufolge erstmals die Marke von zehn Millionen überschreiten. Mit dem wachsenden Bestand steigen jedoch gleichzeitig auch die Anforderungen an Ladeinfrastruktur sowie Stromnetze, aber auch eine möglichst effiziente Nutzung der Batterien.
Eine wichtige Rolle könnte dabei das bidirektionale Laden spielen. Dabei nehmen Elektroautos nicht nur Energie auf, sondern können diese später bei Bedarf auch wieder an Gebäude oder das Stromnetz abgeben.
An einer technischen Lösung dafür arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF. Die Forscher haben eine kompakte Leistungselektronik entwickelt, die bidirektionales einphasiges DC-Laden effizienter und für einen breiteren Einsatz nutzbar machen soll.
DC-Ladegerät könnte E-Autos zum Stromspeicher machen
Das Fraunhofer IAF hat zusammen mit dem Projektpartner Ambibox einen Demonstrator für ein bidirektionales 800-Volt-Ladegerät entwickelt. Das Gerät wurde auf der PCIM Expo & Conference 2026 in Nürnberg vorgestellt und soll das Laden von E-Autos effizienter, leistungsfähiger und günstiger machen.
Die Technologie ist im Rahmen des Projekts GaN4EmoBiL – kurz für „GaN-Leistungshalbleiter für Elektromobilität und Systemintegration durch bidirektionales Laden“ – entstanden. Das leistungselektronische Modul basiert auf Galliumnitrid und bildet ein bidirektionales Gleichstrom-Ladesystem.
Der vorgestellte Demonstrator kann mit Batteriespannungen von 150 V bis zu maximal 920 V arbeiten und liefert bis zu 3 kW Leistung. Damit werde eine „Lücke im Spannungsfeld zwischen Kosten, Flexibilität, Effizienz und Kompaktheit für bidirektionales Laden“ geschlossen, erklärt Jun.-Prof. Dr. Stefan Mönch, Koordinator des Projekts GaN4EmoBiL.
Alternative zu herkömmlichen On-Board-Chargern
Sogenannte On-Board-Charger sind aktuell in Elektroautos fest verbaut. Sie wandeln den Wechselstrom aus der Steckdose oder einer öffentlichen Ladestation in den Gleichstrom um, den die Batterie speichern kann.
Die Geräte ermöglichen zwar Ladeleistungen von elf oder 22 Kilowatt für schnelle Ladevorgänge, benötigen allerdings durch ihre Größe und ihr Gewicht viel Platz im Fahrzeug. Durch ihre technische Komplexität verursachen sie zusätzlich hohe Kosten.
Die Forscher des Fraunhofer IAF sehen in ihrem Off-Board-Charger eine deutlich günstigere und flexiblere Alternative. Trotz geringerer Ladegeschwindigkeit im Vergleich zu On-Board-Systemen biete er zahlreiche Vorteile.
Das mobile Gerät ist wesentlich kompakter und leichter und kann zusätzlich durch seinen CCS-Stecker (Combined Charging System) und Schutzkontaktstecker (Schuko) vielseitig genutzt werden. Mit einem Gesamtvolumen von 8,3 Litern und einem Gesamtgewicht von 5,7 Kilogramm ist er vergleichsweise klein und leicht.
Zusätzlich kann der Demonstrator für bidirektionales Laden genutzt werden. Somit könne das E-Auto nicht nur als Transportmittel, sondern auch als Energiespeicher fungieren. So nimmt das Fahrzeug bei einem Stromüberschuss im Netz Energie auf und gibt sie bei hoher Nachfrage wieder ab.
Zwei Großbaustellen für eine europäische Verkehrsachse werden eine: 1400 Meter unter dem Brennerpass können sich die Bergleute die Hände reichen. Was fehlt, ist der Bahnanschluss auf deutscher Seite.
Viele Deutsche legen sich privat einen E-Scooter zu, müssen jedoch zwischen einer Vielzahl von Modellen wählen. Ein aktueller Test findet deutliche Unterschiede, die der Preis nicht unbedingt verrät.
BREAK/THE WEEK ist dein wöchentlicher Tech-Talk von BASIC thinking, der dich hinter die Kulissen der Tech-Welt nimmt. In dieser Ausgabe diskutieren wir über eine Kilometersteuer für E-Autos in Großbritannien, die Quellen von KI-Chatbots und einen Krieg der Sterne bei Google-Rezensionen.
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In wenigen Minuten Strom für Hunderte Kilometer Reichweite oder einen Lkw während der Pause voll laden: Das soll das sogenannte Megawattladen möglich machen. 2025 eröffneten die ersten Stationen in Europa. Wir verraten dir, wie die Technologie funktioniert.
Elektrofahrzeuge schneller laden zu können, bringt für Pkw mehr Reisekomfort und mehr Wirtschaftlichkeit für Lkw im Fernverkehr. Um das möglich zu machen, gibt es seit Februar 2025 entsprechende Ladestationen und seit Anfang 2026 sogar einen neuen technischen Ladestandard: das Megawattladen.
Wie funktioniert Megawattladen?
Als Megawattladen gilt eine Ladeleistung ab 1.000 Kilowatt. Das sogenannte Megawatt Charging System (MCS) ist eine Hochleistungs-Ladelösung mit der Fähigkeit, höhere Ladegeschwindigkeiten als herkömmliche Combined Charging Systems (CCS) zu liefern.
CCS-Lösungen liefern typischerweise zwischen 50 und 400 Kilowatt Gleichstromleistung. Vor allem für batterieelektrische Nutzfahrzeuge wie Lkw und Busse reicht das aber oft nicht aus. Doch MCS-Lösungen haben das Potenzial, mehr als ein Megawatt zu erreichen. MAN-Schwesterunternehmen Scania beschreibt die Vorteile der Technologie:
Das Laden kann während der gesetzlich vorgeschriebenen Ruhepausen erfolgen, wodurch die Betriebszeit maximiert wird. Das schnellere Laden eröffnet außerdem neue Ausstattungsmöglichkeiten: Dank kürzerer Stopps können Betreiber kleinere Akkupakete wählen, wodurch sich die Nutzlast erhöht und die Gesamtproduktivität verbessert wird.
So schnell wie ein Toilettengang
Um die Technologie greifbarer zu machen, setzte ntv Megawattladen ins Verhältnis: Ein Lader mit einem Megawatt könnte theoretisch in 60 Minuten 1.000 Kilowattstunden übertragen oder in sechs Minuten 100 Kilowattstunden. Damit wären sogar die größten E-Autoakkus in der Zeit voll, die ein Mensch für einen Toilettengang oder eine Kaffeepause braucht.
Doch nicht nur die Schnelligkeit des Ladens ist enorm, sondern auch die elektrische Leistung. Bei einem Megawatt fließt zeitweise etwa so viel Strom durch ein einziges Kabel, wie Hunderte Haushalte zusammen benötigen. Weil der höhere Strom sicher gehandhabt werden muss, braucht MCS einen eigenen Stecker.
Welche Hersteller bieten Megawattladen schon an?
Bei Lkw ist die Auswahl größer, als der junge Standard vermuten lässt. MAN bietet die vollelektrischen Modelle eTGX und eTGS bereits mit MCS-Option zur Bestellung an, Serienstart ist für das zweite Quartal 2026 geplant. Bei einem Wintertest in Schweden lud ein eTGX mit rund 750 Kilowatt von 10 auf 90 Prozent in etwa 30 Minuten.
Auch Mercedes-Benz Trucks testet: Zwei MCS-fähige eActros 600 absolvierten Anfang 2026 eine rund 2.400 Kilometer lange Route quer durch Europa, um Ladeleistung und Kompatibilität mit unterschiedlichen Ladesäulen zu prüfen.
Scania, Schwesterunternehmen von MAN im Traton-Konzern, startet ebenfalls bei 750 Kilowatt, theoretisch sind mit dem MCS-Stecker aber bis zu 3,75 Megawatt möglich.
Megawattladen für Pkw: BYD startet in Deutschland
Bei Pkw galt Megawattladen lange als Zukunftsmusik, doch das ändert sich gerade. Der chinesische Hersteller BYD hat im Juni 2026 seine erste Flash-Charging-Station in Deutschland installiert. Sie befindet sich im Allgäu in der Nähe der Iselerbahn.
Die Säule ist laut BYD für bis zu 1.500 Kilowatt ausgelegt, also 1,5 Megawatt. Diese Angabe bezieht sich allerdings auf den Ladeanschluss für den chinesischen Markt. Welche Leistung in Europa tatsächlich ankommt, lassen die bisherigen Angaben offen. Zum Vergleich: Teslas aktuelle V4-Supercharger erreichen maximal rund 500 Kilowatt.
In Kombination mit BYDs Blade Battery 2.0 sollen kompatible Fahrzeuge unter Idealbedingungen in fünf Minuten von 10 auf 70 Prozent laden, in rund neun Minuten von 10 auf 97 Prozent.
MCS bisher noch Nische im Pkw-Bereich
Dennoch gibt es einen Haken: Bislang kann in Europa nur der Denza Z9GT die Technik nutzen, ein Modell der BYD-Premium-Marke. Mit seiner 122-Kilowattstunden-Batterie kommt er auf bis zu 800 Kilometer Reichweite.
Selbst moderne 800-Volt-Fahrzeuge wie der Porsche Taycan oder der Mercedes CLA Electric liegen deutlich unter den angepeilten Ladeleistungen. Weitere BYD-Modelle mit der neuen Batterie sollen laut dem Hersteller erst in etwa 18 bis 24 Monaten verfügbar sein.
Für die breite Masse bleibt deshalb vorerst die 800-Volt-Technik der Standard, die inzwischen über 20 Modelle nutzen, von günstigeren Wagen bis zu Porsche und Mercedes. Sie ermöglicht bis zu 400 Kilowatt, deutlich unter der Megawattgrenze.
Wie steht es um die Infrastruktur in Europa?
Einer Pressemitteilung von E.ON zufolge entsteht entlang der wichtigsten Verkehrsrouten in Europa ein Netz von Megawatt-Ladern. So seien bis zum Herbst 2028 in der Europäischen Union etwa 330 MCS-Ladepunkte an 55 Standorten in Deutschland, Österreich, Dänemark, Spanien, Frankreich, den Niederlanden, Schweden, Polen und Ungarn geplant.
Jeder Standort ist rund um die Uhr öffentlich zugänglich, die Ladeleistung liegt bei einem Megawatt. Gebaut wird das Ladenetz von einem Konsortium, dem E.ON, Voltix und GreenWay angehören. Die EU fördert es mit mehr als 70 Millionen Euro.
Auch BYD baut massiv aus. Wie das Unternehmen der South China Morning Post mitteilte, sollen bis Ende März 2027 insgesamt 3.000 Flash-Charging-Stationen in Europa in Betrieb genommen werden. Im selben Zeitraum plant BYD 2.000 weitere Stationen in Nord- und Südamerika sowie 1.000 im Asien-Pazifik-Raum, insgesamt also 6.000 Standorte außerhalb Chinas.
Auf dem chinesischen Festland betreibt der Konzern bereits gut 7.000 Flash-Charging-Stationen und will diese Zahl bis Jahresende auf 20.000 erhöhen.
Kritik am Megawattladen bei Pkw
Während das Megawattladen für Lkw durchaus Vorteile bringt, gibt es auch Kritik. Vor allem in Bezug auf Pkw empfinden Experten die Technologie als wenig sinnvoll: Aktuell kann kaum ein Modell so hohe Leistungen überhaupt aufnehmen.
Außerdem wäre die lokale Netzkapazität schnell ausgereizt. BYD begegnet diesem Problem nach eigenen Angaben mit Pufferspeichern an jeder Station: Eine Batterie lädt sich langsam aus dem Netz und gibt die Energie beim Ladevorgang mit hoher Leistung ab.
Hinzu kommt, dass hohe Ladeströme die Batterie stärker altern lassen und ohnehin nur für wenige Minuten anliegen. Selbst beim Denza Z9GT zeigen erste Praxistests, dass bereits eine 400-Kilowatt-Säule für sehr kurze Ladezeiten genügt.
Allerdings gibt es kaum Anlass zur Sorge, dass MCS das herkömmliche CCS verdrängen könnte. Zumindest Volvo Trucks erwartet, dass beide Systeme parallel verfügbar bleiben. Echte Alternativen zum Megawattladen gibt es allerdings kaum.
Zwar hat sich der Batteriewechsel zumindest in China halbwegs etabliert, in Europa fehlen dafür Anwender auf Fahrzeugherstellerseite. Beim Lkw gibt es Tests mit Oberleitungssystemen auf Autobahnen, ein Einsatz in großem Stil scheint aber nicht wahrscheinlich.
Ein neues Prinzip könnte Batteriemanagementsysteme in Elektroautos oder Heimspeichern künftig kostengünstiger und sicherer machen. Denn deutsche Forscher haben eine sprechende Batterie entwickelt, die ihren Zustand aus ihrem Inneren heraus übermitteln soll.
Bislang messen Sensoren die Temperatur von Batteriezellen meist nur an der Außenseite, obwohl Hitze oft zuerst im Inneren entsteht. Ein Forscherteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel am Lehrstuhl für Leistungselektronik stellte kürzlich aber eine neue Entwicklung vor. Erstautor Johannes Diers und Doktor Hamzeh Beiranvand nutzten vorhandene Stromanschlüsse, um digitale Signale direkt aus dem Zellinneren nach außen zu senden.
Bislang messen Hersteller die Temperatur von Akkus vorwiegend nur an der äußeren Hülle. Gefährliche Hitze entsteht aber oft zuerst im Inneren einer Batterie und bleibt dort zunächst unbemerkt. Ein winziger elektronischer Schaltkreis wandelt im neuen Verfahren die Messwerte um und nutzt die regulären Ladeleitungen als Kommunikationskanal. Dadurch soll das System keine zusätzlichen Datenkabel benötigen und wertvollen Platz sparen.
Wie sprechende Batterien Kosten und Bauraum sparen
Die doppelte Nutzung vorhandener Komponenten könnte dazu beitragen, dass das Kommunikationssystem kostengünstiger als herkömmliche Sensorlösungen wird. Das Kieler Team spricht nach einer ersten Kostenabschätzung von einer Ersparnis von rund 35 Prozent.
Das Prinzip funktioniert theoretisch nicht nur mit Temperatursensoren, sondern auch mit Druck-, Gas- oder anderen Sensoren. Diese könnten auf die gleiche Weise Informationen übertragen. Hamzeh Beiranvand ordnet die Entwicklung wie folgt ein:
Unsere Arbeit ist ein erster Schritt hin zu intelligenten Batterien, die ihren Zustand kontinuierlich überwachen und melden. Das würde Batteriesysteme sicherer und wirtschaftlicher machen.
Potenzielle Vorteile und langfristiger Nutzen der Technologie
Da die Sensoren Vorgänge im Zellinneren direkt erfassen, könnte das Verfahren dazu beitragen, Batteriesysteme langfristig sicherer zu gestalten. Gleichzeitig könnte der Ansatz dazu beitragen, die Kosten für solche Systeme in Anwendungen wie Elektroautos oder Heimspeichern zu reduzieren.
Der Schaltkreis ließe sich nach Einschätzung des Teams zukünftig noch weiter verkleinern oder sogar direkt in neue Batteriematerialien integrieren. So soll ein Einsatz in Elektroautos, der Wind- und Solarenergie bis hin zu Heimspeichern möglich sein.
Großbritannien verändert die Besteuerung von Elektroautos. Ab April 2028 sollen Halter von Stromern erstmals eine fahrleistungsabhängige Elektroauto-Steuer pro Meile zahlen. Die Maßnahme soll den absehbaren Ausfall klassischer Kraftstoffsteuern kompensieren, ohne den Wandel zur Elektromobilität zu bremsen. Ein umfassendes Förderpaket soll gleichzeitig den Umstieg erleichtern.
Das britische Finanzministerium (HM Treasury) veröffentlichte kürzlich die Ergebnisse einer umfassenden Diskussion zur Einführung der sogenannten Electric Vehicle Excise Duty (eVED). Zwischen Ende 2025 und Anfang 2026 gaben etwa 4.700 Einzelpersonen ihren Input zu der Initiative ab. Hintergrund der Entscheidung ist ein drastischer Rückgang der Staatseinnahmen. Da immer mehr Fahrzeuge elektrisch fahren, steuern die Einnahmen aus der traditionellen Kraftstoffsteuer bis zum Jahr 2050 auf nahezu null zu. Wobei: E-Autofahrer beim Laden ihrer Fahrzeuge auch Stromsteuern zahlen, die mehr oder weniger als Ausgleich fungieren.
Warum Großbritannien auf eine Kilometer-Steuer für E-Autos setzt
Um diese Einnahmenlücke zu schließen, soll ab April 2028 eine Elektroauto-Steuer pro Meile greifen. Diese ist auf 3 Pence (etwa 4 Cent) pro Meile für reine Elektrofahrzeuge und Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge beschränkt. Halter von Plug-in-Hybriden und Fahrzeugen mit Optionen zur Verlängerung der Reichweite zahlen mit 1,5 Pence (etwa 2 Cent) pro Meile genau die Hälfte.
Damit bliebe die finanzielle Belastung für Stromer deutlich unter den Abgaben klassischer Verbrenner. Über das kommende Jahrzehnt sollen rund 80 Prozent der Einnahmen aus den ersten drei Jahren direkt in ein über 7,5 Milliarden Pfund (circa 8,2 Milliarden Euro) schweres Förderpaket fließen. So könne das Programm für den Elektroautokauf um 1,3 Milliarden Pfund auf insgesamt 2 Milliarden Pfund (circa 2,34 Milliarden Euro) aufgestockt werden, was bis Juli 2026 bereits über 140.000 Neuzulassungen unterstützen könnte.
Ohne GPS-Überwachung: So wird die Meilensteuer erfasst
Die praktische Abwicklung der Abgabe soll ohne Eingriffe in die Privatsphäre der Fahrzeugbesitzer erfolgen. Eine Überwachung von Standortdaten per Satellit schloss die Regierung explizit aus, weshalb die Erfassung rein auf dem Gesamtzählerstand des Fahrzeugs basiert. Neuwagen unter drei Jahren müssten vor der ersten Hauptuntersuchung keine zusätzlichen Kilometerprüfungen absolvieren.
Stattdessen geben Halter bei der jährlichen Fahrzeugzulassung ihren aktuellen Tachostand sowie eine Schätzung für das kommende Jahr an. Dies wird dann später beim ersten regulären Inspektionstermin verifiziert. Überbezahlte Meilen erstattet der Staat automatisch als Guthaben für den nächsten Abrechnungszeitraum.
Zusätzlich beginnt die Regierung mit der Entwicklung eines optionalen Systems. Es soll vernetzten Fahrzeugen künftig erlauben, ihren Meilenstand automatisch über 4G- oder 5G-Mobilfunk zu übermitteln. Lieferwagen, Busse und Lastkraftwagen bleiben vorerst vollständig von der Elektroauto-Steuer pro Meile ausgenommen, da der Elektrifizierungsprozess in diesen Segmenten noch weniger weit fortgeschritten ist. Für Flotten- und Leasingunternehmen vereinfachen Sammellizenzierungen sowie digitale Webschnittstellen die Abrechnung von großen Fahrzeugbeständen.
Wer profitiert – und wer zahlt drauf?
Trotz der neuen Abgabe prognostiziert das Office for Budget Responsibility ein starkes Wachstum der Elektromobilität. Die jährlichen Verkaufszahlen von Elektroautos sollen von knapp 0,5 Millionen Fahrzeugen in der Periode 2025/26 auf 1,6 Millionen im Zeitraum 2030/31 steigen. Die dämpfende Wirkung der neuen Steuer auf Neuzulassungen schätzen Experten auf lediglich rund zwei Prozent.
Zudem wird die Preisgrenze für den Luxuswagen-Aufschlag bei Neuwagen von 40.000 auf 50.000 Pfund (circa 59.000 EUR) angehoben. Das soll den Kauf vieler beliebter Mittelklasse-Elektroautos finanziell entlasten. Ergänzend stehen 200 Millionen Pfund für den weiteren Ausbau der Ladeinfrastruktur sowie eine zehnjährige Befreiung von der Gewerbesteuer für Ladepunkte zur Verfügung.
Dennoch weist die Umsetzung der Steuer auch kritische Aspekte auf, die bei Branchenverbänden Bedenken hervorrufen. Insbesondere Vielfahrer in ländlichen Regionen stehen vor höheren jährlichen Kosten, während bei Plug-in-Hybriden eine doppelte Belastung durch Meilenabgabe und verbliebene Kraftstoffsteuer droht.
Zudem bergen fahrleistungsabhängige Abgaben Anreize für Tachomanipulationen, weshalb der Gesetzgeber neue Prüfbefugnisse für die Polizei und Behörden schafft. Da die IT-Altsysteme der Zulassungsbehörde DVLA komplex sind, stehen automatische Rückerstattungen bei Verkäufen erst nach einer Übergangsphase zur Verfügung. Das Modell zeigt jedoch anschaulich, wie die Finanzierung der Verkehrsinfrastruktur im Zeitalter der Energiewende nachhaltig neu geordnet werden kann.
Weltweit nimmt die Zahl der Fahrzeuge zu, die Zahl der Verkehrstoten ist allerdings spürbar gesunken. Das zeigen neue Zahlen der Weltgesundheitsorganisation. Gefährlich ist es auf der Straße vor allem für Menschen ohne Auto.
Weil immer mehr junge Leute mit E-Scootern verunglücken, hat Griechenlands Vize-Verkehrsminister eine Verschärfung des Gesetzes angekündigt. Demnach soll künftig eine hohe Altersgrenze für die Benutzung gelten.
Weltweit nimmt die Zulassung von Elektrofahrzeugen weiter zu. Doch die Alterung der darin verbauten Akkus stellt die Industrie vor Herausforderungen. Ein internationales Forscherteam hat nun auf atomarer Ebene entschlüsselt, warum es zum Leistungsabfall von Batterien kommt. Dabei rückt ein Bauteil in den Fokus, das bislang als passives galt.
Im Juni 2026 waren Elektroautos in Deutschland erstmals die meistverkaufte Antriebsart bei den Pkw-Neuzulassungen. Obwohl die Fahrzeuge in der Praxis bereits mehrere hunderttausend Kilometer mit einem einzigen Akkusatz zurücklegen können, nimmt die Speicherkapazität mit der Zeit ab. Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum, des Helmholtz-Instituts Ulm und des Karlsruher Instituts für Technologie untersuchten diesen Alterungsprozess kürzlich genauer. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials.
Im Zentrum der Forschung stand der Stromkollektor von Batterien, der aus Kupferfolie besteht. Diesen betrachteten Ingenieure in der Vergangenheit lediglich als inerte Leiterbahn, also solch eine, die keine oder nur minimale chemische Reaktionen aufweist.
Die neue Erkenntnis: Beim Laden und Entladen wandern Lithium-Ionen durch die Zelle, lagern sich jedoch bereits nach dem ersten Zyklus an den Grenzflächen der Kupferfolie an. Wie in winzigen mikroskopischen Fallen verfangen sich die Teilchen in Defekten, die durch mechanische Belastungen im Material entstehen. Infolgedessen verbleiben die Lithium-Ionen dauerhaft in der Folie und stehen nicht mehr für die Energiespeicherung zur Verfügung.
Wie der Leistungsabfall von Batterien auf atomarer Ebene entsteht
Die Wissenschaftler machten die strukturellen Schäden mithilfe der Atomsondentomografie sichtbar. Mit diesem Verfahren fertigten sie eine hauchdünne Materialspitze, die tausendfach dünner als ein menschliches Haar ist. Diese ermöglichte die Erstellung von dreidimensionalen Karten einzelner Atome.
Bereits nach drei Ladezyklen zeigten sich sichtbare Materialveränderungen in den obersten 100 Nanometern der Kupferfolie. Die Oberfläche kristallisierte und oxidierte. Nach acht Ladezyklen war eine signifikant höhere Menge an Lithium im Kupfer eingeschlossen als zu Beginn des Prozesses.
Neben Lithium dringen auch Sauerstoff und Kohlenstoff in das Metall ein. Insbesondere bindet der Sauerstoff weiteres Lithium an sich, was die Zersetzung des Stromkollektors verstärkt. Tong Li von der Ruhr-Universität Bochum hob die Tragweite der Entdeckung hervor:
Diese Vorgänge zu verstehen, ist von großer Bedeutung für anodenfreie Batterien der Zukunft. Wo genau sich die Lithium-Ionen einlagern, war bislang aber unklar. Lithium in Kupfer ist schwer nachzuweisen, da es an analytischen Möglichkeiten mangelt, hochaktives und leichtes Lithium nachzuverfolgen.
Neue Perspektiven für anodenfreie Energiespeicher
Besonders kritisch ist dieser Effekt für anodenfreie Systeme, sogenannte Zero-Excess-Batterien. Da diese Akkutypen mit extrem geringen Lithium-Reserven arbeiten, führt jeder Verlust direkt zu einer kürzeren Lebensdauer. Trotzdem haben genau diese Speichermedien das Potenzial für eine deutlich höhere Energiedichte.
Die neuen Erkenntnisse könnten die Reichweite von Elektrofahrzeugen aber deutlich steigern. Auch für die weltweite Speicherung von Strom aus Wind- und Solaranlagen spielt ein verlustfreies System eine entscheidende Rolle.
Obwohl die Studie noch keine sofort einsatzbereite Marktlösung bereithält, bildet das tiefere Verständnis ein Fundament für künftige Entwicklungen. Durch die gezielte Beschichtung der Kupferfolie, neuartige Materialmodifikationen oder angepasste Ladeverfahren lässt sich das Feststecken der Ionen künftig womöglich verhindern.
Mit bis zu 6000 Euro bezuschusst die Regierung den Umstieg auf ein Elektroauto oder einen bestimmten Hybrid. Welche Marken nach den ersten Monaten am häufigsten gefördert werden.
Brennstoffzellen gelten als Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Doch teures Platin macht sie für den Massenmarkt zu kostspielig. Ein Forscherteam aus Japan hat jetzt mithilfe von KI vielversprechende Ersatzmaterialien identifiziert und dabei ein jahrzehntealtes Chemie-Dogma widerlegt. Ihre Erkenntnis: Doppelatom-Katalysatoren funktionieren nach völlig anderen Regeln als bisher angenommen.
Forscher der Tohoku Universität haben im Rahmen einer systematischen Untersuchung mehr als 200 Doppelatom-Katalysatoren analysiert, um die verborgenen Mechanismen der Sauerstoffreduktionsreaktion zu entschlüsseln. Ihr Ziel: leistungsfähigere und günstigere Brennstoffzellen.
Dabei griff das Team auf umfangreiche Daten einer digitalen Plattform namens Digital Catalysis zurück. Mithilfe von modernen theoretischen Simulationen und maschinellem Lernen filterte ein Vorhersagemodell aus insgesamt 216 Systemen zunächst 42 Varianten mit einem spezifischen Dissoziationsmechanismus heraus. Am Ende identifizierte das Vorhersagemodell 14 potenzielle Doppelatom-Katalysatoren mit einer hohen prognostizierter Aktivität.
Wie die neuen Katalysatoren das alte Vulkan-Modell ablösen
Die wichtigste Kernaussage der Studie bricht mit einem langjährigen Dogma der Chemie. Denn bisher beschrieben Forscher die Aktivität solcher Systeme fälschlicherweise durch das traditionelle Einzelgipfel-Vulkan-Modell, das von Einzelatom-Katalysatoren bekannt ist. Die neue Arbeit zeigt jedoch, dass bei Doppelsystemen das Prinzip des sogenannten Dual-Sabatier-Optima greift.
Da sich der geschwindigkeitsbestimmende Schritt im Prozess dynamisch verändert, teilt sich die katalytische Aktivität auf zwei getrennte, optimale Spitzenregionen auf. Dieser Unterschied entsteht, da primär ein Dissoziationsmechanismus die Reaktionen reguliert.
Effiziente Brennstoffzellen durch smarte Doppelatom-Katalysatoren
Einzelatome folgen hingegen meist einem Assoziationsmechanismus. Das neu nachgewiesene Prinzip erweist sich als universell anwendbar. Es gilt für eine Vielzahl von Systemen, die Übergangsmetalle, metallähnliche Elemente oder auch Nichtmetallatome enthalten, und bietet damit eine völlig neue Grundlage für das Materialdesign. Studienautor Hao Li betonte die Tragweite dieser neuen Designregeln für die Praxis:
Lange Zeit gingen Forscher davon aus, dass Doppelatom-Katalysatoren denselben Aktivitätsregeln folgen wie Einzelatom-Katalysatoren. Unsere Arbeit zeigt, dass völlig andere Mechanismen entstehen können, wenn zwei Atome zusammenarbeiten, was neue Möglichkeiten für das Design hocheffizienter Materialien für saubere Energietechnologien eröffnet.
In Zukunft soll dieser KI-gestützte Ansatz auf noch komplexere, multimetallische Katalysatorsysteme ausgeweitet werden. Die langfristige Vision des Forschungsteams umfasst den Aufbau eines vollständig autonomen digitalen Frameworks auf der Plattform, das lernende Software-Agenten und elektrochemische Simulationen vereint.
Durch das rasche Filtern optimaler Strukturen lässt sich die Entdeckungszeit neuer Materialien drastisch verkürzen, um teures Platin zu ersetzen und den Übergang zu grüner Energie zu beschleunigen.
Schneller fahren, um pünktlich zur Arbeit zu kommen oder die Kinder von der Schule abzuholen, kostet nicht nur Sprit und bläst schädliche Emissionen in die Luft. US-Daten zeigen: Es bringt auch kaum einen Zeitgewinn.
Eine ADAC-Stichprobe zeigte massive Hygienemängel an Rastplätzen, besonders auf den Toiletten. 100 Anlagen müssen erneuert werden. Jetzt nennt die Autobahn GmbH erstmals einen Preis für die Sanierung. Zahlen soll der Bund.
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